Метод окрашивания по Граму – один из первых, благодаря которому микробиология научилась идентифицировать патогенные бактерии.
Судя по микробиологическим исследованиям, патогенными для человека являются именно грамотрицательные микробы (то есть которые не окрашиваются). Но это совершенно не значит, что если микроб грамотрицательный, он опасен для нас. Есть целый ряд микроорганизмов, которые никакого влияния на здоровье не оказывают и все-таки являются грамотрицательными.
Грамположительные же, наоборот, редко становятся возбудителями инфекционных заболеваний.
Для окончательного определения вида бактерии, которая стала причиной того или иного заболевания, необходимо проводить ряд исследований на наличие опасных ферментов и на способность микроба образовывать споры.
У грамотрицательных микроорганизмов клеточная стенка представляет собой несколько плотных слоев, которые сообщаются друг с другом, у грамположительных клеточная стенка – единственный, но более широкий слой липидов, который положительно реагирует на воздействие органических красителей.
Форма и строение бактерии
Несмотря на многообразие видов, по своему строению прокариоты очень похожи. В состав бактериальной клетки обязательно входят:
- клеточная стенка;
- цитоплазматическая мембрана;
- кольцевая ДНК;
- рибосома;
- цитоплазма.
Микробиология изучает строение бактериальных клеток
Есть бактерии, которые могут образовывать споры или капсулы. Есть те, у которых в цитоплазме находятся пигменты, например, хлорофилл. Есть подвижные, в состав которых входят жгутики и реснички, а есть неподвижные. Есть еще множество отличий по типам дыхания, форме, вырабатываемым ферментам и способам питания, но указанная пятерка органоидов обязательна для любого прокариота.
Если говорить о классификации по форме и строению, то общая микробиология допускает возможность классификации на такие основные группы:
- кокки (круглая форма);
- бациллы (форма палочки);
- извитые или спириллы (спиральная форма);
- вибрионы (форма запятой).
Кроме строения, для классификации групп микроорганизмов важно, какие колонии они могут образовывать. По форме колонии бывают диплококковые, стрептококковые, стафилококковые и т.д
Пигментный состав (красящие вещества) – более индивидуальное свойство каждого вида бактерий. Так, наиболее распространенными бактериальными пигментами являются:
- каротиноиды (желтые, красные);
- пирогаллоловые (красный цвет);
- пиоцианин (синий цвет).
От пигментного состава зависит цвет бактериальной клетки. Его можно различить при микроскопировании.
Еще одна важная особенность – способность образовывать споры. Спора – это видоизмененная форма бактерии, которую она принимает с целью пережить неблагоприятные времена. Спора образуется внутри клетки, заключая в себя кольцевую ДНК и минимум материала для возможности «ожить» при наступлении благоприятных времен.
Стенки споры прочны, она не боится не ультрафиолета, ни температур, ни воздействия реактивов. Спору практически невозможно уничтожить. В таком состоянии микроб может существовать не один десяток лет. Попав на питательную среду, спора сбрасывает свой защитный кокон и возрождается к новой жизни.
Вирусы как объект микробиологии
Вирусы – самые примитивные организмы на земле. В свободном состоянии в них не происходят никакие обменные процессы. Только при попадании в клетку-хозяина вирусы начинают размножаться. У всех живых организмов носителем генетического материала является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Только среди вирусов встречаются представители с генетической последовательностью типа рибонуклеиновой кислоты (РНК).
Часто вирусы не относят к истинно живым организмам.
Кроме паразитов, специализирующихся на животных и человеке, среди них встречаются фитопатогенные представители, то есть повреждающие только клетки растений; бактериофаги – «пожиратели бактерий». Известно, что вирусы способны даже развиваться в погибших клетках, у которых осталась относительно целая структура, а генетический материал погиб. Раньше во время эпидемий сжигали тела умерших как при бактериальных, так и вирусных заболеваниях.
Морфология вирусов очень разнообразна (рис. 12). Обычно их диаметральные размеры колеблются в пределах 20-300 нм.
Рис. 12. Разнообразие вирусных частиц.
Отдельные представители достигают в длину 1-1,5 мкм. Структура вируса заключается в окружении генетического материала специальным белковым каркасом (капсидом), отличающимся разнообразием форм (спиральный, икосаэдрический, шарообразный). Некоторые вирусы сверху имеют еще оболочку, сформированную из мембраны клетки-хозяина (суперкапсид). Например, вирус иммунодефицита человека (рис. 13) известен как возбудитель заболевания, которое носит название (СПИД). Он содержит в качестве генетического материала РНК, поражает определенный тип клеток иммунной системы (т-лимфоциты хелперы).
Рис. 13. Строение вируса иммунодефицита человека.
Цикл размножения данных паразитов начинается с этапа прикрепления к клетке. Мишень содержит особые молекулярные концы (рецепторы), по которым ее распознают вирусы. Далее осуществляется проникновение внутрь генетического материала паразита, часто с некоторыми другими компонентами его структуры. Размножение вируса происходит за счет удвоения (репликации) генов и последующего формирования нужных белков. После этого вирусы копиями освобождаются из клетки и снова формируют свою структуру.
Описание презентации Изучением микробов (бактерий) занимается микробиология– одна из областей по слайдам
Изучением микробов (бактерий) занимается микробиология– одна из областей медицинских знаний. Именно благодаря ее достижениям мы сегодня гораздо меньше болеем, чем наши предки! Известно, что в 1 кубическом миллиметре воды содержится несколько миллиардов различных микробов: все это можно наблюдать в электронный микроскоп.
Бактерии данной группы обитают на пищеварительных, дыхательных путях, коже.
Спирохеты встречаются в почве , воде, других организмах.
Эти бактерии имеют форму палочки. Кишечная, туберкулёзная палочка Они поселяются в организмах человека и животных.
Сапрофит ыы Симбионт ыы Паразиты Бактери и Извлекают питательные вещества из мертвого и разлагающегося органического материала Живут совместно с другими организмами и часто приносят им пользу, например, клубеньковые бактерии Живут внутри другого организма или на нем, укрываются и питаются его тканями
Вредные бактерии вызывают тяжёлые заболевания у человека (туберкулёз, сибирскую язву, ангину, пищевые отравления, и др. ), животных и растений (например, бактериальный ожог яблонь). Благоприятные внешние условия увеличивают скорость размножения бактерий и могут вызвать эпидемии.
Большинство бактерий человеческого организма очень полезны для него. В кишечнике любого человека содержится примерно три килограмма бактерий. Эти друзья человека помогают ему справиться со всеми трудностями. Самые полезные бактерии -бифидобактерии. Если их в организме 98%, то человек здоров. Бифидобактерии — это настоящие стражи человеческого организма. Как только в него захочет проникнуть какая-либо болезнетворная бактерия, бифидобактерии вступают с ней в бой и убивают ее.
Полезные бактерии нужно поддерживать в организме, так как они очень сильно помогают ему. Людям необходимо употреблять кисломолочные продукты, так как в них содержится много бифидобактерий. Тысячелетиями человек использовал молочнокислых бактерий для производства сыра, йогурта, кефира, уксуса, а также квашения. .
спирохет ыы кокки бациллы
Польза Вред 1. Потребляют остатки мёртвых организмов, очищая природу, формируя перегной в почве. 2. В желудке человека, животного помогают переваривать пищу. 3. Используют в кулинарии для приготовления различных блюд. 1. 1. Попадая в организм человека, животного, растения вызывают различные заболевания.
Урок понравился, мне было интересно. Мне было трудно, но я справился.
Бактерии — большая группа одноклеточных организмов. По форме могут быть шаровидными, палочковидными, извитыми. Их можно обнаружить в почве, воде, воздухе, на теле животных и человека. Бактерии переносят низкие и высокие температуры и могут жить в самых экстремальных условиях. Например, единственные организмы, обнаруженные в Мертвом море, — это именно бактерии. В помещении в каждом кубометре воздуха содержится до 1 млн. бактерий. Большинство из них не оказывает вредного воздействия на человека, участвует во многих процессах жизни — например, в брожении, как молочно-кислом, так и спиртовом, в утилизации органических остатков. Полезные бактерии защищают наш организм. Более того, в будущем станет возможным использовать бактерии как биомаркеры заболеваний. То есть по ним можно будет судить о характере болезни.
Основные разделы микробиологии
За время существования микробиологии сформировались общая, техническая, сельскохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная ветви.
- Общая изучает наиболее общие закономерности, свойственные каждой группе перечисленных микроорганизмов: структуру, метаболизм, генетику, экологию и т. д.
- Техническая занимается разработкой биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически активных веществ: белков, нуклеиновых кислот, антибиотиков, спиртов, ферментов, а также редких неорганических соединений.
- Сельскохозяйственная исследует роль микроорганизмов в круговороте веществ, использует их для синтеза удобрений, борьбы с вредителями.
- Ветеринарная изучает возбудителей заболеваний животных, методы диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения, направленного на уничтожение возбудителя инфекции в организме больного животного.
- Медицинская микробиология изучает болезнетворные(патогенные) и условно-патогенные для человека микроорганизмы, а также разрабатывает методы микробиологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения вызываемых ими инфекционных заболеваний.
- Санитарная микробиология изучает санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды, пищевых продуктов и напитков, и разрабатывает санитарно-микробиологические нормативы и методы индикации патогенных микроорганизмов в различных объектах и продуктах.
Предметы и задачи микробиологии
Микробиология находится на стыке фундаментальных и клинических дисциплин, знание ее необходимо врачам всех специальностей. Инфекционные болезни занимают ведущее место среди заболеваний человека. Практически в любом стационаре врачи сталкиваться с внутрибольничными инфекциями. От экологии микробов зависит санитарное благополучие населения. Поэтому, будущий врач должен знать основные сведения из области микробиологии независимо от той специальности, которую он выберет.
Весь многообразный мир микробов изучает наука микробиология (от греч. micros – малый, лат. bios – жизнь, logos – учение). Мир микроорганизмов можно разделить на 4 больших царства: бактерии, грибы, простейшие и вирусы. Каждое из них является объектом изучения отдельных разделов микробиологии, самостоятельных дисциплин – бактериологии, микологии, протозоологии и вирусологии. Кроме того, микробиология делится на ряд разделов и дисциплин, прежде всего на общую и частную. Общая микробиология делится на анатомию (строение), физиологию, биохимию, генетику, экологию и эволюцию микробов. Частная микробиология по объектам изучения делится на медицинскую, ветеринарную, сельскохозяйственную, морскую, космическую, техническую.
Медицинская микробиология изучает микробов, патогенных для человека; ветеринарная – патогенных для животных; сельскохозяйственная – вызывающих заболевания у растений, морская и космическая изучают микробов, соответственно обитающих в морях и океанах, водных бассейнах или в космическом пространстве. Техническая микробиология изучает и реализует в практике возможности и свойства микробов синтезировать и производить в процессе своей жизнедеятельности ценные для человека продукты, например, сахара, спирты, углеводы, белки, в том числе ферменты, кислоты и т.д. На базе технической микробиологии возникла биотехнология.
Медицинская микробиология изучает строение микробов, способных вызвать у человека болезни, их жизнедеятельность (физиологию), генетику, экологию, патогенез (механизм болезнетворности), основные клинические проявления инфекционных болезней, специфическую диагностику, профилактику и лечение инфекционных болезней, а также их эпидемиологические особенности.
Из микробиологии родилась самостоятельная наука – иммунология, изучающая способы и механизмы защиты организма от генетически чужеродных веществ – антигенов. В диагностике инфекционных заболеваний решающую роль играют микробиологические исследования, которые включают комплекс иммунологических методов (иммунные реакции invitro и invivo), применяемых для индикации и идентификации микробов.
Задачи медицинской микробиологии:
1. Установление этиологической роли микроорганизмов в норме и патологии.
2. Разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний, индикации и идентификации возбудителей.
3. Бактериологический контроль окружающей среды, продуктов питания, соблюдения режима стерилизации и надзор за источниками инфекции в лечебных и других учреждениях.
4. Контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим препаратам, состоянием микробиоценозов поверхностей и полостей тела человека.
Среда, в которой могут жить бактерии
На физиологию бактерий, на их рост и размножение влияет не только химический состав окружающей среды, а также такие факторы, как:
- температура;
- кислотность;
- кислород;
- соленость.
Используя каждый из этих параметров, можно осуществлять контроль над составом микрофлоры кожи, носоглотки и слизистых половых органов, желудочно-кишечного тракта. Это позволяет удерживать в рабочем состоянии биологический щит, защищающий нас от агрессивной окружающей среды.
Микрофлора, представленная в том числе бактериальными клетками, защищает нас от инфекций
Так, чересчур повышенная температура тела может губительно повлиять на те молочнокислые бактерии, которые входят в состав микрофлоры ЖКТ. Не только замедлится размножение молочнокислых бацилл, но и число жизнеспособных организмов значительно уменьшится.
Как известно, молочнокислые бациллы выживают в очень небольшом температурном диапазоне, от 34 до 40 градусов по Цельсию. 40°C – верхний предел для молочнокислых. Вот почему при более высоких температурах человек становится беззащитным перед патогенами, число которых может в этот период расти, поскольку патогены не так чувствительны к перепадам температуры, как молочнокислые.
Еще одним фактором, который формирует естественную защиту, является уровень кислотности. Кислотность – основной враг опасных для человека микробов, в то время как для молочнокислых бактерий повышенная кислотность – нормальная среда обитания.
Кислород не всегда благоприятно влияет на физиологию и темпы размножения бактерий. Так, например, некоторые бактерии брожения являются факультативно-анаэробными, и кислород может мешать им переключиться на более эффективную программу жизни в бескислородных условиях.
Осуществление контроля над подачей кислорода – один из технологических процессов на некоторых биохимических производствах.
Щелочная среда сдерживает рост и размножение некоторых патогенных бактерий, поэтому для контроля размножения патогенной микрофлоры врачи рекомендуют при появлении первых симптомов заболеваний горла полоскать его содой.
Однако такие методы не всегда помогают избежать инфекционного заболевания. Если в верхние дыхательные пути попала гемофильная бацилла, то бороться с ней можно только антибиотиками. Гемофильная палочка – возбудитель гемофильной пневмонии, которая весьма распространена среди детей младшей возрастной группы (до 4 лет).
Разнообразие микроорганизмов
Микробиология – наука с глубокими корнями и с глобальными планами на будущее. Можно сказать, что сейчас микробиология только осваивает те инструменты и методы, которые позволят в ближайшем будущем совершить биотехнологическую революцию.
Что же представляют собой эти микроскопические объекты, с которыми человечество связывает свои лучшие чаяния на будущее и почему именно микроорганизмы помогут решить ряд глобальных проблем?
От микроорганизмов практически полностью зависит здоровье и жизнь человека.
Некоторые микробы демонстрируют чудеса приспособляемости к меняющимся условиям
Изучение этих биологических методов дает материал для решения основных проблем человечества.
Микроорганизмы формируют среду, в которой мы живем, и нам важно иметь хотя бы частичный контроль над процессами формирования тех или иных элементов окружающей среды.. В микробиологии выделяют множество групп мельчайших живых организмов
В микробиологии выделяют множество групп мельчайших живых организмов
Эти три аспекта имеют для нашей физиологии первостепенную важность. Вот почему микробиология главным образом изучает возможности поставить биологические механизмы на службу человеческому обществу
Для понимания основ общей микробиологии следует учесть, что микроорганизмы – это не только бактерии. Представители микробов есть во всех четырех царствах живой природы (царство – таксон):
- бактерии (прокариоты) – безъядерные одноклеточные организмы;
- археи – тоже безъядерные одноклеточные организмы, но отличающиеся от прокариот и по химическому составу некоторых органоидов, и по биохимии;
- эукариоты – клетки с ядром, в это царство входят как микроорганизмы, так и высшие организмы (растения, животные), среди микроорганизмов в царстве эукариот рассматриваются одноклеточные грибы, протисты, хромисты;
- вирусы – особая форма жизни, которая не имеет собственной клетки, но обладает генетическим аппаратом, который может встраиваться в другие живые клетки, благодаря чему вирусы получают возможность размножаться.
Полностью безопасные для нас «соседи» – археи
Несмотря на огромное значение для жизни и здоровья человека таких микроорганизмов, как вирусы и грибы, особый интерес представляют в микробиологии именно бактерии. Они глобально влияют на работу всего нашего организма, являются его биологическим щитом и даже контролируют работу иммунной системы.
Защитная система бактерии (антигены)
Чтобы бороться с болезнетворными микроорганизмами, а также учиться у них, микробиология изучает генетику бактерий и механизмы выработки ими антигенов. Антиген – молекула, которая вырабатывается организмом в ответ на внешнее или внутреннее неблагоприятное воздействие.
Микробиология выяснила, что бактерии боятся вирусов. Поэтому каждая структурная единица имеет свой персональный антиген:
- капсульный (защищает от проникновения вирусов внутрь клетки);
- соматический (защищает строительный механизм);
- жгутиковый (защищает двигательный аппарат).
Антигены защищают бактерию не только от вирусов, но и от антибиотиков.
Приспособленческая особенность генетики бактерий такова, что они могут обмениваться друг с другом генетической информацией о том, какой антиген наиболее эффективен в борьбе с конкретным вирусом или с конкретным антибиотиком. Благодаря уникальной генетике бактерии могут очень быстро вырабатывать нужные антигены, которые блокируют разрушение бактериальной клетки вирусом или антибиотиком.
Эти особенности генетики микроорганизмов микробиология и намерена поставить на службу медицине. Ведь количество инфекций, которые окружают человека ежедневно, просто колоссально. Учет бактерии в обыкновенной ране внешних кожных покровов показывает, что в такой ране до 10⁵ стафилококков. И это при том, что стафилококки из раны могут быть довольно легко удалены путем обработки антибактериальными препаратами.
Кокки в ране растут в геометрической прогрессии
Ситуация усложняется, когда речь идет о внутренних или глубоких ранах, которые сложно полностью дезинфицировать. Через очень короткое время в такой ране создается среда, которая является благоприятной для грамотрицательных клостридий.
Клостридия – это не экзотический микроб. Они находятся повсюду, а, попав в рану, становятся причиной гангрены. Заражение раны клостридией может стать причиной ампутации конечности, а в некоторых случаях даже приводить к летальному исходу.
Микробиология – перспективная наука. Еще очень многое про микроорганизмы только предстоит узнать.
Литература
- Вербина Н. М., Каптерёва Ю. В. Микробиология пищевых производств. — М.: изд. ВО «АГРОПРОМИЗДАТ», 1988. — ISBN 5-10-000191-7
- Воробьёв А. В., Быков А. С., Пашков Е. П., Рыбакова А. М. Микробиология: Учебник. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Медицина, 2003. — 336 с. — (Учеб. лит. для студ. фарм. вузов). — ISBN 5-225-04411-5
- Галынкин В. А., Заикина Н. А., Кочеровец В. И. и др. Основы фармацевтической микробиологии: учебное пособие для системы послевузовского образования. — С.-П.: Проспект науки, 2008. — 288 с. — ISBN 978-5-903090-14-3
- Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология. — 9-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2010. — 464 с. — (Серия: Классическая учебная книга). — ISBN 978-5-7695-7372-9
- Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология: Учебник для студ. биол. специальностей вузов. — 4-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 464 с. — ISBN 5-7695-1403-5
- Емцев В. Т., Мишустин Е. Н. Микробиология : учеб. для студ. вузов / В. Т. Емцев, Е. Н. Мишустин. — 6-е изд., испр. — М. : Дрофа, 2006. — 445 с. — (Высшее образование). — ISBN 5-358-00443-2.
- Заварзин Г. А., Колотилова Н. Н. Введение в природоведческую микробиологию. — М.: Книжный дом «Университет», 2001. — 256 с. — ISBN 5-8013-0124-0
- Кондратьева Е. Н. Автотрофные прокариоты: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению «Биология», специальностям «Микробиология», «Биотехнология». — М.: Изд-во МГУ, 1996. — 302 с. — ISBN 5-211-03644-1
- Лысак В. В. Микробиология: учеб. пособие. — Минск: БГУ, 2007. — 426 с. — ISBN 985-485-709-3
- Шлегель Г. Г. История микробиологии: Перевод с немецкого. — М: изд-во УРСС, 2002. — 304 с. — ISBN 5-354-00010-6
- Скороходов Л. Я. Материалы по истории медицинской микробиологии в дореволюционной России. — М. : Медгиз, 1948. — 356 с.
- Скороходов Л. Я. Как развивалась микробиология. — М.: Медицина, 1965. — 50 с.
Что изучает микробиология?
В рамках микробиологических исследований анализируются формы жизни, которые можно было увидеть только с помощью микроскопа, являясь основными группами грибов, бактерий, микроскопических водорослей, простейших и вирусов.
Помимо этих групп, микробиология также занимается изучением паразитов и червей, таких как гельминты.
вирус
Вирусология является разделом микробиологии, которая изучает эти микроорганизмы. Вирусы не классифицируются как живые существа, потому что они не имеют клеточной системы и могут размножаться только в живых клетках.
Некоторые типы вирусов считаются патогенными, то есть они вызывают заболевания у живых существ, в которых они инкубируются. Грипп, СПИД, оспа и желтая лихорадка являются некоторыми примерами заболеваний, которые могут передаваться через вирусы.
В дополнение к изучению структуры и других свойств вирусов, вирусология также фокусируется на исследованиях способов разработки вакцин и методов лечения вирусных инфекций.
Узнайте больше о вирусах.
бактерии
Они являются одноклеточными микроорганизмами и прокариотами, то есть их генетический материал не хранится в мембране.
Как и вирусы, некоторые виды бактерий могут передавать людям такие заболевания, как: туберкулез, менингит, холера, пневмония и другие.
Бактериология — это отрасль микробиологии, которая занимается изучением бактерий.
грибы
Микробиология, изучающая грибы, — это микология, наука, также известная как микология.
Грибы могут быть многоклеточными или одноклеточными, макроскопическими или микроскопическими, эукариотами и гетеротрофами.
Некоторые виды грибов также могут быть патогенными, вызывая такие заболевания, как: микозы, кандидоз, chilblains и другие.
простейшие одноклеточные организмы
Это одноклеточные, гетеротрофные и эукариотические существа. Некоторые простейшие считаются паразитами, потому что они обитают в других живых организмах.
Некоторые виды простейших могут вызывать такие заболевания, как: малярия, болезнь Шагаса, амебиаз и другие.
Узнайте больше о простейших.
Дыхательные механизмы
Для живого организма дыхание – это возможность поддерживать внутренний метаболизм. У человека и у прочих высших животных дыхание представляет собой процесс окисления кислородом. Метаболизм многих видов бактерий также поддерживается за счет окисления, однако в отличие от всего остального живого мира это окисление у микробов не всегда осуществляется за счет кислорода.
Те бактерии, у которых дыхание – окисление кислородом, называются аэробными. Кроме аэробных, есть еще и анаэробные микроорганизмы. Анаэробы – это те, метаболизм которых поддерживается за счет окисления других химических соединений.
Есть также микроорганизмы, которые в присутствии кислорода используют механизм аэробного окисления, а в отсутствие кислорода осуществляют окисление, используя доступные химические соединения. Такие бактерии называются факультативно-анаэробными. Те, которые погибают в присутствии кислорода, называются облигатными анаэробами.
Биология 🌟 Что такое, что изучает, история, дисциплины, фото и видео
Интересно
Людей окружает удивительный и многообразный мир живых организмов. Его изучает наука биология. Знания о природе помогают излечиться от болезней, получить пищу, продлить жизнь и сохранить окружающий мир.
Что такое биология и что она изучает
Биология – это наука о живых организмах. Формирование ее началось в древности, когда люди увидели, что одни животные и растения отличаются от других.
Область исследования ученых-биологов – все живое, от крошечных одноклеточных существ до сложных организмов. Изучается их появление на Земле, эволюция, жизнедеятельность, поведение, взаимодействие с окружающей средой, друг с другом и т.д.
Биология – это комплекс взаимосвязанных дисциплин: ботаника, зоология, генетика, экология и др. Именно широкая область изучения стала причиной появления специальных направлений в науке.
Детальная классификация живых организмов – результат работы ученых-биологов. Она наглядно демонстрирует многообразие природы Земли.
Откуда появилось слово «биология»
Термин «биология» появился в 1800 году
Слово «биология» произошло от двух греческих: «биос» – жизнь и «логос» – учение. В древние времена люди жили в основном скотоводством, земледелием и охотой. Наблюдение за растениями и животными, знание повадок последних помогало в домашнем хозяйстве. От этого зависело и выживание людей.
Долгое время способами изучения природы были наблюдение и скрещивание схожих видов между собой. К XVIII веку знаний о живых организмах стало уже довольно много. Современные ученые до сих пор часто к ним обращаются.
История изучения биологии
История изучения биологии начинается с древнегреческих философов Аристотеля и Галена. В эпоху Возрождения, с появлением книгопечатания, научные знания стали распространяться активнее. Во времена великих географических открытий путешественники обнаружили много новых видов растений и животных. Позже Линней и Бюффон классифицировали формы живых и ископаемых организмов.
Чарльз Дарвин – создатель теории об эволюции
С появлением микроскопии был открыт мир микроорганизмов, и заложены основы клеточной теории. В XIX веке стало развиваться учение об эволюции. Чарльз Дарвин создал свою теорию, в основе которой лежал естественный отбор.
В XX веке начала стремительно развиваться генетика. К 1930-м годам сформировалась современная эволюционная теория или неодарвинизм. Открытие ферментов подтолкнуло к изучению метаболизма. Ученые Уотсон и Крик открыли ДНК и началось развитие молекулярной биологии. К концу XX века расшифровали генетический код человека.
Чем дальше развивается наука, тем больше у нее специализаций, но все они объединяются в единое целое. Знания из одной области могут быть успешно применены во многих других.
Значение биологии
Биология помогает открывать новые лекарства и лечить болезни
Благодаря открытиям, сделанным в области биологии, люди смогли создать много полезного для себя:
- изобрели лекарства от многих болезней;
- вывели новые породы домашних животных и сорта сельскохозяйственных культур;
- открыли способы борьбы с вредителями.
Знания об экологии помогают поддерживать баланс взаимодействия человека и природы. Без специальных исследований невозможно решить проблему загрязнения окружающей среды. Ученые работают над сохранением редких и исчезающих видов.
Биология не зря считается наукой будущего, потому что она побуждает людей бережно относиться к природе и соблюдать ее законы. Это ключ к гармонии человека с окружающей средой.
Биологические науки
Область изучения биологии очень широка. По мере накопления знаний появлялись новые, более узкие дисциплины. Обычно они классифицируются по типу исследуемых организмов.
Ботаника
Ботаника позволяет получить все необходимые данные о разных видах растений
Ботаника – это раздел биологии, изучающий растения. Долгое время наука описывала только внешний вид представителей флоры. Позже стали изучать происхождение, распространение, размножение, внутреннее строение, патологии растений.
Условно выделяют несколько подразделов в ботанике:
- Систематика растений разделяет их на соподчиненные группы.
- Морфология изучает форму представителей флоры в процессе развития.
- Экология растений исследует влияние среды обитания и способы приспособления к внешним условиям.
- Фитогеография изучает распространение по поверхности Земли.
Деление на подразделы условно. Их методы изучения часто пересекаются, а знания взаимно используются.
Физиология и биохимия растений не всегда относится к ботанике. Процессы, протекающие внутри представителей флоры и фауны, во многом схожи.
В ботанике для изучения используются методы наблюдения, сравнения, а также исторический и экспериментальный. Ученые собирают коллекции, наблюдают растения в природе или в лаборатории, проводят опыты в естественной или созданной среде.
Зоология
Зоология – важная наука, позволяющая лучше изучить животных
Зоология – это наука о животных и человеке. Она взаимосвязана с ветеринарией, медициной и сельским хозяйством.
Из-за большого разнообразия существ зоология имеет много вспомогательных дисциплин по объектам исследования: ихтиология, орнитология, териология, герпетология, нематология, арахнология и другие.
Основные направления делятся по задачам исследования:
- Систематика – классификация живых организмов;
- Морфология изучает внешнее и внутреннее строение;
- Эмбриология занимается исследованиями в области развития зародышей;
- Физиология изучает функционирование и регуляцию живых организмов;
- Этология – исследование инстинктов;
- Экология – взаимодействие существ друг с другом и окружающей средой;
- Зоогеография – распространение животных по Земле.
Микробиология
Микробиология помогает получить сведения о бактериях
Микробиология – это наука о микроскопических живых существах: одноклеточных, многоклеточных и бесклеточных (вирусах). Изучается их внешнее и внутреннее строение, происхождение, развитие, роль в экосистемах и систематика.
Возможность изучения таких мелких существ появилась с открытием микроскопии. В 1665 году Роберт Гук увидел первые растительные клетки. Всплеск новых открытий был отмечен в конце XIX века.
Используются следующие методы изучения микроорганизмов:
- микроскопия;
- культуральный – лабораторное выявление возбудителей заболеваний;
- биологический – заражение и исследование лабораторных животных;
- молекулярно-генетический (ПЦР, ДНК- и РНК-зонды и др.);
- серологический – выявление антигенов и антител к ним.
Микробиология разделена на специальные дисциплины: общая, медицинская, промышленная, геологическая, космическая, сельскохозяйственная и ветеринарная.
Микология
Микология занимается изучением грибов
Микология – наука о грибах. Она долгое время была разделом ботаники. Эти науки до сих пор имеют много общего, потому что грибы долгое время относили к растениям.
Микология изучает систематику, распространение, морфологию, физиологию, генетику, биохимию и практическое применение. Грибы могут приносить как пользу, так и вред людям.
Использование в деятельности человека:
- пищевая промышленность;
- переработка отходов;
- разработка лекарств;
- объекты исследований.
- порча продуктов питания и различных изделий;
- возбудители заболеваний и аллергических реакций;
- отравления и микотоксикозы.
Методы изучения биологии
Первыми методами исследования в биологии были наблюдение, сравнение, описание и классификация. С развитием науки и техники люди получили больше возможностей и способов изучения окружающего мира.
- Наблюдение и описание с древних времен применяются разными учеными. Сейчас используется в том числе оптическая аппаратура. Метод подразумевает наблюдение, описание и анализ полученных знаний. Используется в ботанике, экологии, зоологии и генетике.
- Сравнительный метод устанавливает родство разных видов в результате эволюции, закономерности появления и развития живых организмов. Используется в эмбриологии, палеонтологии и анатомии.
- Эксперименты позволяют повторять одно и тоже явление несколько раз в необходимых условиях.
- Исторический метод помогает найти закономерности происхождения и развития живых организмов.
- Метод моделирования позволяет искусственно воспроизвести любой процесс. В том числе такой, который уже невозможно увидеть в живой природе.
Принципы биологии
Биология состоит из нескольких научных разделов, но все они объединены пятью принципами в одно целое.
Клеточная теория
Трехмерная модель органических клеток
Живые организмы состоят из одной или нескольких клеток и внеклеточного вещества. Это основополагающее утверждение теории. Клетки похожи по строению, хотя имеют разный размер и форму. Они размножаются делением существующих клеток. Многоклеточные организмы появляются на свет в результате оплодотворения яйцеклетки.
Клеточная теория описывает строение, размножение, функционирование и взаимодействие клеток друг с другом и окружающей средой.
Эволюция
Все живые организмы на Земле имеют одно происхождение. Это объясняет похожее строение клеток и процессы, происходящие в них. По Дарвину, развитие происходит в результате естественного (выживание в природе) или искусственного отбора (когда человек сам выводит новые породы животных и сорта растений).
В рамках синтетической теории эволюции была выдвинута еще одна причина изменения живых существ – генетический дрейф. При передаче генов из поколения в поколение частота их распределения может нарушаться по разным причинам (катастрофические природные явления, гибель живых организмов или деятельность человека).
Теория гена
Гены – элементарные единицы наследственности. Они передают форму и функции живых организмов из поколения в поколение. Совокупность генов – это генотип. Он хранится в одной или нескольких хромосомах, длинных цепочках ДНК. Число их у разных видов не повторяется.
Гены изменяются и могут мутировать в ответ на воздействие окружающей среды. Это может стать причиной патогенных процессов в организме и заболеваний. Все живые организмы на Земле обладают одинаковыми основными механизмами, предназначенными для копирования ДНК и синтеза белка.
Гомеостаз
Гомеостаз – это саморегуляция и сохранение постоянства внутренней среды живыми организмами. Например, тело человека поддерживает постоянную температуру в здоровом состоянии. С гомеостазом связаны и более глобальные процессы в биосистемах: растения поддерживают постоянную концентрацию кислорода в атмосфере Земли.
Энергия
Благодаря изучению энергии люди смогли найти альтернативные источники ее применения
Энергия – это непременное условие поддержания жизни всех организмов. Она получается из веществ, служащих пищей, или с помощью некоторых химических реакций. Растения путем фотосинтеза преобразуют солнечную энергию в химическую с помощью воды и минералов. Часть ее уходит на поддержание жизни, другая – теряется в виде отходов жизнедеятельности и тепла.
Кто такие биологи
Биолог должен разбираться в большом количестве дисциплин, чтобы преуспевать в профессии
Биолог – это человек, который занимается изучением растений и животных. Большинство ученых проводят исследования в достаточно узкой области:
- Ботаники изучают и классифицируют растения, выявляют взаимосвязь растений с человеком, открывают новые виды.
- Зоологи занимаются исследованием животных и их заболеваний, выведением новых видов. Эти ученые ищут способы сохранить исчезающие виды обитателей Земли.
- Микробиологи в основном занимаются поиском методов борьбы с заболеваниями. Они изучают различные микроорганизмы и их взаимодействие.
У профессии ученого-биолога есть свои плюсы и минусы. Сначала рассмотрим положительные черты:
- Возможность путешествовать с целью исследования окружающего мира. Так можно увидеть разные страны и познакомиться с культурой их народов.
- Высокая зарплата.
- Возможность помогать людям бороться с заболеваниями.
- Новые знакомства и самореализация.
Теперь немного отрицательных моментов:
- Профессия биолога не пользуется спросом на рынке труда.
- Нужно много учиться и иметь глубокие знания по профессии.
- Ученым часто приходится проводить много времени в лабораториях. Из-за этого получается редко видеть близких и друзей.
Профессия биолога очень увлекательная, несет пользу и помощь людям. Она имеет свои плюсы и минусы.
Уровни организации жизни
Окружающая среда – это совокупность биосистем разного уровня организации. На каждом из них появляются новые свойства живых организмов. Эти уровни отражают ход процесса эволюции. Их выделение дает возможность изучать жизнь в качестве сложного природного явления.
Схема уровней организации жизни
Следует отметить каждый из уровней:
- молекулярный – взаимодействие молекул, из которых состоят клетки;
- клеточный – изучение элементарных единиц всех живых организмов;
- тканевой – схожие клетки объединяются в ткани;
- органный – все органы имеют свое строение и функции;
- организменный – уровень отдельных организмов;
- популяционно-видовой – все схожие особи объединяются в один вид;
- биогеоценотический – виды обитателей Земли взаимодействуют друг с другом и окружающим миром;
- биосферный – системы живых организмов и абиотических факторов внешней среды обусловливают все природные явления.
Для чего нужна биология
Биологические знания имеют много сфер практического применения. Человечество научилось создавать новые сорта растений и выводить новые породы животных. Все это может быть использовано в сельском хозяйстве и позволяет решить проблему нехватки продуктов питания. Ученые обнаружили много новых способов лечения заболеваний. С помощью биологических открытий можно отсрочить старение и продлить жизнь. Экологи успешно решают проблемы загрязнения окружающей среды.
Это далеко не все, что можно сделать с помощью знаний о мире и организмах, населяющих его. С развитием технического прогресса наука сильно вырвалась вперед. Человечество еще ждет много новых и удивительных открытий.
Интересное видео о биологии
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.